我國露天煤礦發展現狀及前景探析

文/張 洪

我國露天煤礦歷經百年發展，在建設規模、開發數量、開采工藝、開采裝備國產化等方面取得了巨大成就，為國家經濟社會發展做出了突出貢獻。新形勢下，對我國露天煤礦的建設規模、開發主體、分布區域、開采工藝及開采裝備、開發模式及產業發展等多方面進行研究和總結，展望我國露天煤礦發展前景并提出重點攻關工作，對于在“雙碳”目標下露天煤礦優化開采工藝，構建綠色開采體系和集約高效發展模式，推進安全高效和綠色低碳發展，具有重要意義。

一、露天礦建設規模

以20世紀80—90年代“五大露天礦”的建設為標志，我國露天煤炭開采步入快速發展階段。目前，國家能源準能公司黑岱溝和哈爾烏素露天礦，以及華能伊敏露天礦、天池能源新疆南露天煤礦年生產能力均達到30Mt/a以上；中煤能源平朔安太堡、安家嶺等露天礦年生產能力均達到20Mt/a以上。截至2021年底，我國既有生產和在建露天礦約450座，其中特大型（20Mt/a以上）露天礦15座處，設計（核定）產能3.59億噸。2021年，露天礦產量規模達到7.2億噸，占全年煤炭總量41.3億噸的17.4%。我國露天煤炭開采事業進入新的發展階段。

二、露天礦開發主體及分布區域

一般情況下，露天礦建設初期投資相對較高，而且投資回收期相對較長，因而開發特大型露天煤礦的企業多為國有企業。國家能源集團作為國內最大的煤炭開發企業，在內蒙古、新疆等集中開發了十幾座大型露天煤礦；中煤能源集團開發的露天煤礦主要在山西平朔；五大電力集團為國內褐煤露天礦的開發主體，在內蒙古等地開發露天煤礦。除了大型國有企業外，內蒙古匯能、新疆天池能源等民營企業也陸續進入開發露天煤礦行列。

截至2021年底，內蒙古露天煤礦數量最多。除內蒙古、山西、黑龍江、云南等區域外，新疆是未來露天礦的“主戰場”，生產和在建的大型、特大型露天礦有30多處，待開發的大型露天煤礦有10多處。

三、開采工藝及開采裝備

1.開采工藝

目前，露天礦開采工藝按開采物料的連續性可劃分為間斷、連續和半連續三種，也可根據開采工藝的采掘、運輸、排卸是否由一種或多種設備完成劃分為獨立式與聯合式二種。

以伊敏、霍林河、平朔、準格爾、元寶山等五大露天煤礦為代表，露天礦開采工藝以間斷工藝為主，向半連續、連續工藝轉變，且逐漸形成綜合開采工藝為主導的開采工藝系統，即將間斷、半連續或連續二種或二種以上開采工藝進行組合，這是今后露天礦的發展方向。黑岱溝和伊敏露天礦可稱為聯合開采工藝的代表，其中黑岱溝剝離由單斗—卡車間斷、輪斗連續、吊斗鏟倒堆工藝組成，采煤采用單斗—卡車—半固定式半連續工藝；伊敏露天礦剝離由單斗—卡車間斷、輪斗連續工藝組成，采煤采用單斗—自移式破碎機半連續工藝和單斗—卡車工藝組成。

綜上所述，露天煤礦各種開采工藝系統在我國得到快速、全面發展，我國露天煤礦開采工藝技術已經達到世界先進水平。

2.開采裝備

在引進和消化國外大型設備的基礎上，國內露天采礦裝備制造業取得較大的發展。國內已具備生產斗容10～75m3單斗挖掘機，其中斗容35m3單斗挖掘機已經成為千萬噸級露天礦的主要采裝設備。另外，國產10～15m3的液壓挖掘機、國產化大切割力緊湊型（設計能力3000～5000t/h）的輪斗挖掘機、載重300噸級的大型礦用卡車、設計能力3600t/h的移動式破碎機、最大小時能力為12000t/h的帶式輸送機以及大型推土機、前裝機（5～10m3）、平地機等設備得到廣泛應用，提高了露天礦開采的安全性。

四、露天礦開發模式及產業發展

1.開發模式

上世紀九十年代以前，露天礦開發為單露天礦開發模式，如白音華礦區的四個露天礦，有三個開發主體。目前，逐漸演化到一個主體開發一個礦區的發展模式。在同一個礦區內由一個法人協調開發多座露天煤礦，能夠相互協調利用機修等基礎設施，并在資源回收率、排土場的綜合利用、人員和設備的統一調配、安全生產等多方面實現系統協調和部署，最終提升露天礦生產運營管理效率，避免礦區資源無序混亂開采。

另外，一些礦區受市場或開采成本及安全因素影響而采取特殊的開采方式。如有的露天礦隨著開采深度的增加，其運輸成本大幅度增加，為降低開采成本或者為回收端幫煤等，逐漸形成一種露井聯合開發的新模式，在生產實踐中體現出顯著優勢。當前國內采用露井聯合開發模式的礦區主要有中煤平朔礦區（露天和井工同時開采一層位煤層）、平莊西露天煤礦、新疆哈密一礦等。

2.產業發展

從保護環境、提高資源利用率和發展后續產業角度出發，露天礦根據自身情況，延伸產業鏈條，形成多種資源綜合利用和集群產業發展模式。如伊敏露天礦形成“煤電一體化”模式，黑岱溝、哈爾烏素、錫林郭勒二號露天礦形成“路礦一體化”模式、發展“劣質煤（煤矸石）發電”產業，寶清朝陽、黑山等露天礦建設“煤化工延伸產業鏈”等。這些以煤炭為燃料或原料的產業群，改變了傳統煤炭開采銷售為主的單一模式，并達到了資源利用最大化，激發了企業的活力，提高了露天礦投資回收效益，取得了良好的經濟效益和社會效益。

五、發展前景

新形勢下，我國露天煤礦在“成本、環保”的雙重約束下，實現高質量發展，應重點關注以下問題。

1.加強前瞻性開采理論研究

深入研究露天礦開采理論、綠色工藝以及生態重建一體化技術等新理論、新方法和新技術，礦山設計工作應有先進性與前瞻性，要制定露天礦全壽命周期（含閉坑）規程規范，打造綠色生態礦山，發展生態經濟，促進露天開采科學發展。

2.應用大型開采裝備，優化生產方式

采用大型設備可明顯提高礦山產量與經濟效益及開采的安全性，催生成套大型化設備總包生產模式發展。開拓開采方式要注重資源回收率的提高及“采掘、運輸、排棄、復墾”一體化程序的科學優化。

3.應用高效環保的開采工藝

雙能源或電力卡車會逐步“脫去”能耗指標大、高污染的標簽，無人卡車將在露天礦得以應用，大幅度減少勞動定員。采用半連續、連續工藝可實現高效率、低成本。國產化輪斗連續工藝具有“綠色、安全、高效、智能、經濟”等優點，具有廣闊的應用市場。端幫大傾角帶式輸送機可有效降低卡車運輸距離，大幅度降低運輸成本。為提高資源回收率，端幫采煤機將陸續得以應用。

4.優化土地資源利用方式

煤炭露天開采用地與一般建筑用地有所不同，可分為非永久占用和永久占用兩種，其中采場、排土場用地應定義為采礦臨時用地，即為非永久占用土地。因此，可階段性租賃所有權為國家或集體性質的土地，這樣既沒有改變階段性占用土地性質（屬于采礦用地），又可降低企業繳納土地出讓的相關稅費，同時也保障了農民的相關利益。

5.科學處理露井聯采的資源及安全問題

在露井聯采區域內，應合理規劃井工礦和露天礦的開采境界，確定露天開采和井工開采的主導和從屬地位，以提高資源回收為原則，將不適宜露天開采的區域劃入井工礦開采范圍。適當控制井工開采速度與規模，應與露井聯采的邊界采動影響、可采儲量協調。合理安排井工礦開采順序，待露天礦內排后，再開采緊鄰露天礦邊幫的煤炭資源。在進行井工開采時，采用合理的開采技術與開采程序以降低對露天邊坡的不利影響。

6.構建綠色煤炭開采體系

逐步建立“采—復—農—園”四位一體的綠色協同開發模式，構建綠色礦山、數字礦山、智慧礦山的一體化建設、管理與可持續發展模式。

7.提高企業管控效能

露天煤礦要促進企業高效規范管理，提高資源配置效率，建立資源節約型企業管理模式，進一步推廣和改進數字化礦山、綠色礦山建設，大幅度提升生產作業和高效管理水平。